孤立した反応活性点の特性を活かした高難度有機酸化反応触媒系の構築

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16J08114
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 井坂 祐輔 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2016-04-22 – 2019-03-31
• キーワード: 有機基質酸化反応 / 過酸化水素 / 光触媒 / 有機金属構造体

研究実績の概要

当研究ではこれまでに、Metal-organic framework(MOF)であるMIL-125-NH2を光触媒とする、有機基質の酸化と組み合わせた酸素還元による過酸化水素生成系の構築に成功している。本年度の研究においてはMIL-125-NH2にNiを担持すると触媒活性が著しく向上する事を見出している。本反応においては生成したベンジルアルコールと過酸化水素が同一相中に混合して得られる。そこで、水/ベンジルアルコールの2相系を反応系として用いる過酸化水素生成光触媒系についても検討した。本反応系においては生成した過酸化水素が水相、ベンズアルデヒドはベンジルアルコール相に分離される。このような2相系に親水性であるMIL-125-NH2を加えると水相に選択的に分散し、可視光照射下で触媒活性を示す事が明らかとなった。本研究で触媒として用いているMIL-125-NH2の構造中存在するアミン基をを修飾することで、疎水性を有するMIL-125-R7を合成した。この疎水性MOFはベンジルアルコール相に選択的に分散し、光照射下で著しい触媒活性を有する事がわかった。本研究はベンジルアルコール酸化及び過酸化水素生成光触媒としてMIL-125-NH2が有効であることを示すのみならず、汎用的な触媒活性向上手段についても詳細に検討を行うものである。本年度は、本研究内容を含む3報の論文を発表し、国内外で9件の学会発表を行った。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Incorporation of a Ru complex into an amine-functionalized metal?organic framework for enhanced activity in photocatalytic aerobic benzyl alcohol oxidation (2019)
  • 著者名/発表者名: Isaka Yusuke、Kondo Yoshifumi、Kuwahara Yasutaka、Mori Kohsuke、Yamashita Hiromi
  • 雑誌名: Catalysis Science & Technology 巻: 9 ページ: 1511～1517
  • DOI: 10.1039/C8CY02599A
• [雑誌論文] Two-Phase System Utilizing Hydrophobic Metal-Organic Frameworks (MOFs) for Photocatalytic Synthesis of Hydrogen Peroxide (2019)
  • 著者名/発表者名: Isaka Yusuke、Kawase Yudai、Kuwahara Yasutaka、Mori Kohsuke、Yamashita Hiromi
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 58 ページ: 5402～5406
  • DOI: 10.1002/anie.201901961
• [雑誌論文] Photocatalytic production of hydrogen peroxide through selective two-electron reduction of dioxygen utilizing amine-functionalized MIL-125 deposited with nickel oxide nanoparticles (2018)
  • 著者名/発表者名: Isaka Yusuke、Kondo Yoshifumi、Kawase Yudai、Kuwahara Yasutaka、Mori Kohsuke、Yamashita Hiromi
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 54 ページ: 9270～9273
  • DOI: 10.1039/C8CC02679C
• [学会発表] Application of MIL-125-NH2 Coupled with Nickel Oxide Nanoparticles for Photocatalytic Production of Hydrogen Peroxide (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Isaka, Y. Kondo, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita
  • 学会等名: 錯体化学会第68回討論会
• [学会発表] アミノ修飾MOFを用いた二相系による光触媒的過酸化水素生成系の構築 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井坂祐輔、近藤吉史、河瀬侑大、桑原泰隆、森浩亮、山下弘巳
  • 学会等名: 2018年光化学討論会
• [学会発表] Photocatalytic H2O2 Production Catalyzed by MIL-125-NH2 Deposited with Ni Oxide Nanoparticles (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Isaka, Y. Kondo, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita
  • 学会等名: ICCC2018
• [学会発表] Application of an Amino-Functionalized Metal-Organic Framework for Photocatalytic Hydro-gen Peroxide Production via Two-Electron Dioxygen Reduction (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Isaka, Y. Kondo, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita
  • 学会等名: ZMPC2018
• [学会発表] 可視光応答性MOFを光触媒として用いる過酸化水素生成とその高効率化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井坂祐輔、近藤吉史、桑原泰隆、森浩亮、山下弘巳
  • 学会等名: 触媒化学討論会
• [学会発表] 疎水化 MIL-125-NH2 を光触媒とする可視光駆動過酸化水素生 成系の構築 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井坂祐輔、河瀬侑大、桑原泰隆、森浩亮、山下弘巳
  • 学会等名: 第34回ゼオライト研究発表会
• [学会発表] PHOTOCATALYTIC HYDROGEN PEROXIDE PRODUCTION UTILIZING A NICKEL OXIDE-DEPOSITED METAL-ORGANIC FRAMEWORK (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Isaka, Y. Kondo, Y. Kawase, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita
  • 学会等名: Advances in Zeolite Chemistry and Catalysis 2018
• [学会発表] A TWO-PHASE PHOTOCATALYTIC SYSTEM UTILIZING A MODIFIED METAL-ORGANIC FRAMEWORK FOR PRODUCTION OF HYDROGEN PEROXIDE (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Isaka, Y. Kawase, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita
  • 学会等名: AOC7-GSC 2018